CN109884050B - 基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法 - Google Patents

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Abstract

基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法属于非线性光学显微成像领域；在谐波信号探测模块中，引入参考反射镜，使光路反转，重复利用聚焦物镜，可补偿成像过程中的***像差。通过轴向移动参考反射镜，实现对谐波信号的重聚焦。飞秒激光器发出的脉冲经整形后由扫描振镜反射，经过转接光学***后由显微物镜会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发光斑。样品激发出的谐波信号，被探测物镜收集后经过转接***并由中转物镜聚焦于参考反射镜镜面。反射光对称返回，再次经过中转物镜，由分束器反射后经过窄带滤光片，最后被光电倍增管探测。该方法有效补偿了***像差，可实现谐波显微成像的大范围、快速轴向扫描，并且样品保持静止，不受调焦干扰。

Description

基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法
技术领域
本发明属于光学显微测量领域，主要涉及一种用于纳米器件和生物样品中三维微细结构测量的超精密非接触测量方法。
背景技术
利用样品自身的非线性光学效应，例如二次谐波生成，三次谐波生成，可进行生物样品无荧光标记的显微成像，纳米器件的微结构探测，疾病机理的诊断等。但在大多数谐波显微成像***中，聚焦到样品不同深度是通过样品和物镜的相对机械位移实现的。这种模式的缺点是成像速度慢，以及成像过程中的扫描移动可能干扰成像样品。此外，这种探测模式的***像差较大。
在信号探测模块中，通过引入参考反射镜，使信号光路对称反转，信号光反向再次通过聚焦物镜，可有效补偿成像过程中的***像差。通过轴向移动参考反射镜，实现对样品的轴向扫描。这种探测模式不需要样品的机械扫描，从而避免了成像过程中因样品移动而导致的对成像样品的干扰。***中仅仅移动轻便的参考反射镜，因此成像***扫描速度和扫描范围明显得到提升。
发明内容
本发明设计了一种基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法，对传统谐波显微成像***的信号探测模块进行了改进。区别于传统光路方向单一的信号探测，本发明在谐波信号探测模块中，引入了参考反射镜，使信号光路对称反转，再一次反向通过聚焦物镜，有效补偿了成像过程中的***像差。用参考反射镜的轴向移动代替成像样品的移动，来实现远距离调焦，改变了原来笨重的扫描方式，提升了轴向扫描的速度和扫描范围。
本发明的目的是这样实现的：
基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法，在谐波信号探测模块中，通过引入参考反射镜，使信号光路对称反转，再一次反向通过聚焦物镜，可有效补偿成像过程中的***像差。通过轴向移动参考反射镜，实现对谐波信号的远距离调焦。飞秒激光器发出的脉冲经整形后由扫描振镜反射，经过转接光学***后由显微物镜会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发光斑。样品激发出的谐波信号，被探测物镜收集后经过转接***并由中转物镜聚焦于参考反射镜镜面。反射光对称返回，再次经过中转物镜，由分束器反射后经过窄带滤光片，最后被光电倍增管探测。所述的基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法其特征在于在谐波信号探测模块引入参考反射镜使谐波信号光路对称原路返回，从而补偿***像差。
上述的基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法，其特征在于通过轴向移动参考反射镜来实现谐波信号的远距离调焦。
上述的基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法，其特征在于用轻便的参考反射镜做轴向运动代替物镜的轴向运动，而样品保持静止，从而提高轴向扫描速度的扫描范围。
由于在本发明的谐波显微成像方法中，参考反射镜的位移远离样品，且样品自身保持静止，避免了成像过程中因轴向扫描而对样品造成的干扰，使显微测量结果更加符合样品的真实状态。通过引入参考反射镜，不仅实现了远距离调焦，有效提升了轴向扫描速度和扫描范围，而且通过信号光路对称返回，有效补偿了谐波显微成像***的***像差，提升了谐波显微成像的质量。
附图说明
图1是基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施实例进行详细的描述。
本实施例的基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法示意图如图1所示。在谐波信号探测模块中，引入参考反射镜，使光路反转，重复利用聚焦物镜，可补偿成像过程中的***像差。通过轴向移动参考反射镜，实现对谐波信号的重聚焦。飞秒激光器发出的脉冲经整形后由扫描振镜反射，经过转接光学***后由显微物镜会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发光斑。样品激发出的谐波信号，被探测物镜收集后经过转接***并由中转物镜聚焦于参考反射镜镜面。反射光信号对称原路返回，再次经过中转物镜，由分束器反射后经过窄带滤光片滤除基频和杂散光信号，最后被光电倍增管探测。

Claims (1)

1.基于远距离调焦的消像差谐波显微测量方法，飞秒激光器发出的脉冲经整形后由扫描振镜反射，经过转接光学***后由显微物镜会聚在样品内部形成谐波信号发生所需的激发光斑，样品激发出的谐波信号，被探测物镜收集后经过转接***并由中转物镜聚焦于平面参考反射镜镜面，反射光对称返回，再次经过中转物镜，由分束器反射后经过窄带滤光片，最后被光电倍增管探测，其特征在于在谐波信号探测模块引入平面参考反射镜使谐波信号光路对称原路返回，通过轴向移动平面参考反射镜，实现对谐波信号的远距离调焦，从而补偿***像差。
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